JP5257712B2

JP5257712B2 - エンジン冷却装置

Info

Publication number: JP5257712B2
Application number: JP2011027570A
Authority: JP
Inventors: 正宣松坂; 忠祐佐藤; 裕久高野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: JP2012167572A; CN103415681A; WO2012108224A1; BR112013020218B1; US20130220243A1; EP2674588A4; BR112013020218A2; US8967095B2; CN103415681B; EP2674588A1; EP2674588B1

Description

本発明は、車両走行用のエンジンと、前記エンジンにより駆動されるポンプと、熱交換器と、前記ポンプの駆動により前記エンジンと前記熱交換器とに亘って冷却液を循環させる循環路と、前記循環路を開閉可能なソレノイド弁と、前記エンジンの作動を制御する制御装置とを備えたエンジン冷却装置に関する。

上記エンジン冷却装置には、従来、ソレノイドへの非通電時には、付勢部材の付勢力で弁体が弁座に当接して閉弁状態に切り換えられ、ソレノイドへの通電で弁体を付勢部材の付勢力に抗して移動させることにより、開弁状態に切り換えることができるソレノイド弁（例えば、特許文献１参照）が装備されている。
したがって、従来のエンジン冷却装置では、エンジンと熱交換器とに亘って冷却液を循環させるために、ソレノイドへの通電で弁体を付勢部材の付勢力に抗して移動させ、かつ、その通電状態を維持する必要がある。

特許２８４９７９１号公報（段落番号〔００１２〕，〔００１３〕，図４）

このため、従来のエンジン冷却装置には、ソレノイドへの通電で弁体を付勢部材の付勢力に抗して開弁位置に移動させ得る大きな駆動力を有する大型のソレノイド弁を装備する必要があり、装置が大型化するおそれがある。
また、冷却液を循環させるために、ソレノイドへの通電で弁体を付勢部材の付勢力に抗して開弁位置に移動させ、かつ、その通電状態を維持する必要があるので、電力消費が増大するおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、装置の小型化を図り易く、電力消費も増大し難いエンジン冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の第１特徴構成は、車両走行用のエンジンと、前記エンジンにより駆動されるポンプと、熱交換器と、前記ポンプの駆動により前記エンジンと前記熱交換器とに亘って冷却液を循環させる循環路と、前記循環路を開閉可能なソレノイド弁と、前記エンジンの作動を制御する制御装置とを備え、前記ソレノイド弁が、弁座から離間する位置と当該弁座に当接する位置とに移動可能で、かつ、前記弁座に当接するように保持された弁体と、前記弁体と前記弁座との当接を通電により維持可能なソレノイドとを備え、前記弁体が、前記ソレノイドが非通電状態にあるときの前記ポンプの駆動時に、前記冷却液の流体圧により前記弁座から離間する位置に移動可能に設けられ、前記制御装置が、前記エンジンが始動される前に、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている点にある。

本構成のエンジン冷却装置は、ソレノイド弁が、弁座から離間する位置と当該弁座に当接する位置とに移動可能で、かつ、弁座に当接するように保持された弁体と、弁体と弁座との当接を通電により維持可能なソレノイドとを備えている。

このため、駆動力が小さく、電力消費も少ない小型のソレノイド弁でも、閉じ状態を積極的に維持することができる。ソレノイドが非通電状態にあってポンプが駆動している時には、弁体が冷却液の流体圧により弁座から離間する。

また、エンジンを停止して駐車していた車両がエンジンを再始動して走行を開始する時、或いは、ハイブリット車両がモータ走行からエンジン走行に切り換わる時、さらには、アイドリングストップ後のエンジン再始動時等であって、冷却液の温度が低下しているためにエンジンを暖機して燃費を向上させたい場合に、ソレノイド弁を確実に閉じ状態に切り換えて冷却液の循環を停止させることができる。

ただし、上記構成のソレノイド弁は、ソレノイドが非通電状態にあるときにエンジンが始動されてポンプが駆動されると、冷却液の流体圧により弁体は弁座から離間するので、その状態から弁体を閉じ状態に切り換えるには大きな駆動力を必要とする。

上記に対して、本構成のエンジン冷却装置は、エンジンの作動を制御する制御装置が、エンジンの始動前にソレノイドへの通電を開始する。
つまり、ソレノイド弁に冷却液の流体圧が作用する前に弁体を弁座に吸着させるから、ソレノイド弁の閉じ状態を確実に得ることができる。
一方、冷却液を循環させたい場合には、ソレノイドへの通電を停止することでソレノイド弁は直ちに開き状態に切り換わる。

このように、冷却液の流れがない状態で弁体を閉じ状態にできる本エンジン冷却装置であれば、駆動力が小さく、電力消費も少ない小型のソレノイド弁を用いることができ、装置の小型化、及び電力消費の削減が可能となる。
また、エンジンの暖機運転が早期に行えるから、燃費の向上を図ることができる。

本発明の第２特徴構成は、前記制御装置が、エンジン始動動作を検知すると、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている点にある。

エンジンが始動する前に確実にソレノイド弁を閉じることができる。また、実際にエンジンを始動させようとするときだけソレノイドに通電するから、ソレノイドへの通電時間を短縮することができ、電力消費を一層削減し易い。

本発明の第３特徴構成は、前記制御装置が、前記エンジンが停止されると、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている点にある。

本構成であれば、エンジン始動動作を検知する前にソレノイドへの通電を開始して、ソレノイド弁を閉じ状態に維持することができる。

本発明の第４特徴構成は、前記制御装置が、前記エンジンが始動される前に前記冷却液を循環させるか否かを判定し、前記冷却液を循環させないと判定したときに、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている点にある。

本構成であれば、冷却液を循環させるときにはソレノイドへの通電が開始されず、冷却液を循環させないときにソレノイドへの通電が開始される。
このため、冷却液を循環させたいときには、ソレノイドに一旦通電した後、その通電を停止するといった不要な動作をなくすことができ、エネルギー効率の良いエンジン冷却装置を得ることができる。

本発明の第５特徴構成は、前記熱交換器が、車室暖房用の熱交換器で構成されている点にある。

本構成であれば、エンジンが始動される前にソレノイド弁を閉じ状態に維持して、エンジンと車室暖房用の熱交換器とに亘る冷却液の循環を停止させることができ、エンジンの暖機運転を効率良く行うことができる。

エンジン冷却装置を模式的に示す説明図である。ソレノイド弁を示し、（ａ）は閉じ状態における縦断面図、（ｂ）は開き状態における縦断面図である。制御装置の制御フローチャートである。第２実施形態における制御装置の制御フローチャートである。第３実施形態における制御装置の制御フローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明によるエンジン冷却装置を示す。
エンジン冷却装置は、車両走行用の内燃機関式エンジン１と、エンジン１により駆動されるウォータポンプ２と、エンジン冷却用の熱交換器としてのラジエータ３及び車室暖房用の熱交換器としてのヒータコア４と、ウォータポンプ２の駆動によりエンジン１とラジエータ３とに亘って冷却液を循環させる第１循環路Ｒ１と、ウォータポンプ２の駆動によりエンジン１とヒータコア４とに亘って冷却液を循環させる第２循環路Ｒ２と、第１循環路Ｒ１に接続されたサーモスタットバルブ５と、第２循環路Ｒ２を開閉可能なソレノイド弁６と、エンジン１の作動を制御する制御装置７とを備えている。
したがって、エンジン１とヒータコア４とに亘って冷却液を循環させる第２循環路Ｒ２が本発明における循環路に相当している。

サーモスタットバルブ５は、第１循環路Ｒ１のうちの、ラジエータ３の冷却液流出ポート３ｂとウォータポンプ２の冷却液流入ポート２ａとの間の循環路部分に接続されている。
ソレノイド弁６は、第２循環路Ｒ２のうちの、エンジン１の暖房用冷却液流出ポート
（図示せず）とヒータコア４の冷却液流入ポート４ａとの間の循環路部分に接続されている。
ヒータコア４の冷却液流出ポート４ｂは、サーモスタットバルブ５のハウジングに形成された流路（図示せず）を介して、ウォータポンプ２の冷却液流入ポート２ａに接続されている。
尚、ウォータポンプ２は、エンジン１の起動により駆動が開始され、エンジン１の停止により駆動が停止される。したがって、ウォータポンプ２は、エンジン１の駆動中は常に駆動されている。

図２（ａ）は閉じ状態のソレノイド弁６を示し、図２（ｂ）は開き状態のソレノイド弁６を示す。
ソレノイド弁６は、ハウジング８と、弁座９から離間する位置と当該弁座９に当接する位置とに移動可能に支持された弁体１０と、弁体１０を付勢して当該弁体１０が弁座９に当接するように保持する付勢部材１１と、弁体１０と弁座９との当接を通電により維持可能なソレノイド１２とを備えている。

ハウジング８は、冷却液流入路１３と、冷却液流出路１４と、冷却液流入路１３に対して同芯状に対向するように形成された開口部１５と、開口部１５を密閉するカバー１６とを備え、冷却液流出路１４は冷却液流入路１３に対して直交する方向に沿わせて設けられている。

ソレノイド１２は、図示しないコネクタにより駆動回路に電気的に接続され、鉄等の磁性体により外径部１７及び内径部１８を備えた二重筒状に形成されたボディ１９と、ボディ１９の内部に同芯状に装着された絶縁材料製のボビン２０と、ボビン２０に巻き付けられた絶縁銅線２１とを備えている。
ボディ１９は、内径部１８の内側に冷却液流入路１３が同芯状に入り込むようにハウジング８に装着されている。

弁座９は、ボディ１９のうちの、カバー１６の側に臨む端面で形成されている。
弁体１０は、カバー１６に形成された筒状の軸受け部２２によって、弁座９から離間する位置と当該弁座９に当接する位置とに亘って移動可能に支持されている。
弁体１０が弁座９に当接するように保持する付勢部材１１は、カバー１６と弁体１０との間に装着された圧縮コイルスプリングで構成されている。

弁体１０は鉄等の磁性体で形成され、ソレノイド１２が通電により励磁されるとボディ１９に形成された弁座９に吸着されて、弁体１０と弁座９との当接が維持された閉じ状態に切り換えられる。
ソレノイド１２が非通電状態にあるときは、圧縮コイルスプリング（付勢部材）１１の付勢力で弁体１０が弁座９に当接している。
したがって、ソレノイド１２が非通電状態にあるときのウォータポンプ２の駆動時に、冷却液流入路１３に流入する冷却液の流体圧により弁体１０が圧縮コイルスプリング１１の付勢力に抗して弁座９から離間する位置に移動し、冷却液が冷却液流出路１４から流出して、ヒータコア４の冷却液流入ポート４ａに流入する。

以下、制御装置７による制御動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
イグニッションキーがキーシリンダに差し込まれてイグニッションがＯＮ操作されることによりエンジン始動動作が検知され、エンジン１が始動される前に、ソレノイド１２への通電を開始する（ステップ＃１，＃２）。
ソレノイド１２への通電により、弁体１０が弁座９に吸着されて、ソレノイド弁６は弁体１０と弁座９との当接が維持された閉じ状態に切り換えられる。

イグニッションキーによりスタータが起動操作されてエンジン１が始動されると（ステップ＃３）、ウォータポンプ２の駆動が開始される。

図示しないが、イグニッションのＯＮ操作とスタータの起動操作とを含む操作がエンジン始動動作として検知されてもよい。
この場合は、スタータの起動操作にかかわらず、ソレノイド１２への通電を開始した後、エンジン１が始動されてウォータポンプ２の駆動が開始される。

エンジン１が始動されると、イグニッションがＯＮ操作されている状態で第２循環路Ｒ２の冷却液を循環させるか否かを判定し（ステップ＃４，＃５）、冷却液を循環させないと判定したときはソレノイド１２への通電を維持し、冷却液を循環させると判定したときはソレノイド１２への通電を停止する（ステップ＃６）。
ソレノイド１２への通電を停止すると、冷却液の液体圧により弁体１０が弁座９から離間する位置に移動して、冷却液が第２循環路Ｒ２を循環する。

ステップ＃５における第２循環路Ｒ２の冷却液を循環させるか否かの判定は、冷却液の温度と、車室の暖房要求の有無と、エンジン回転数とに基づいて実行される。
具体的には、冷却液の温度が設定温度未満であり、かつ、車室の暖房要求が無い、かつ、エンジン回転数が設定回転数未満であるときには、冷却液を循環させないと判定される。
したがって、冷却液の温度が設定温度以上、又は、車室の暖房要求が有る、又は、エンジン回転数が設定回転数以上のときには、冷却液を循環させると判定される。

なお、冷却液の温度が設定温度未満、又は、車室の暖房要求が無い、又は、エンジン回転数が設定回転数未満であるときには、冷却液を循環させないと判定し、冷却液の温度が設定温度以上、かつ、車室の暖房要求が有る、かつ、エンジン回転数が設定回転数以上のときには、冷却液を循環させると判定するように設定してもよい。

イグニッションがＯＮ操作されている状態で、ハイブリット車両における電動モータによる走行開始時やアイドリングストップ時にエンジン１が停止されると、エンジン１の再始動動作の有無が判定される（ステップ＃７〜＃１０）。
再始動動作の有無は、ブレーキペダルやアクセルペダルの操作状態に基づいて判定される。
具体的には、ブレーキペダルの踏み込みが解除され、かつ、アクセルペダルペダルの踏み込みが開始されるエンジン始動動作を検知すると、再始動動作有りと判定される。

再始動動作有りと判定されると、ステップ＃２に戻ってエンジン１が再起動される前にソレノイド１２への通電が再開され、ステップ＃３〜＃１０の制御動作が繰り返し実行される。
ステップ＃４，＃７，＃９においてイグニッションのＯＦＦ操作有りが判定されると、ソレノイド１２への通電を停止するなどの終了処理を実行した後（ステップ＃１１）、制御動作が終了される。

尚、ステップ＃５において冷却液を循環させないと判定したときに、エンジン１が停止されたか否かを判定し、エンジン１が停止されたと判定したときは、ソレノイド１２への通電を停止して、ステップ＃１０においてエンジン１の再始動動作の有無を判定するようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の別実施形態による制御動作を示すフローチャートである。
本実施形態では、制御装置７が、ステップ＃１０においてエンジン再始動動作有りと判定した後、冷却液を循環させるか否かを判定し、冷却液を循環させないと判定したときに、ソレノイド１２への通電を開始する点で第１実施形態と異なっている。
したがって、ステップ＃１〜＃１０の制御動作は第１実施形態と同じであるので、ステップ＃１０以降の制御動作を説明する。

ステップ＃１０においてエンジンの再始動動作有りと判定すると、冷却液を循環させるか否かを判定し（ステップ＃１２）、冷却液を循環させると判定したときは、ソレノイド１２に通電されているときはその通電を停止した後、エンジン１を始動させて（ステップ＃１３，＃１５）、ステップ＃７に戻る。

ステップ＃１２において冷却液を循環させないと判定したときには、ソレノイド１２に通電されていないときは通電を開始した後、エンジン１を始動させて（ステップ＃１４，＃１５）、ステップ＃７に戻る。

ステップ＃１２における冷却液を循環させるか否かの判定は、冷却液の温度と、車室の暖房要求の有無とに基づいて実行される。
具体的には、冷却液の温度が設定温度未満であり、かつ、車室の暖房要求が無いときには、冷却液を循環させないと判定される。
したがって、冷却液の温度が設定温度以上、又は、車室の暖房要求が有るときには、冷却液を循環させると判定される。

尚、冷却液の温度が設定温度未満、又は、車室の暖房要求が無いときには、冷却液を循環させないと判定し、冷却液の温度が設定温度以上、かつ、車室の暖房要求が有るときには、冷却液を循環させると判定するように設定してもよい。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔第３実施形態〕
図５は、本発明の別実施形態による制御動作を示すフローチャートである。
本実施形態では、制御装置７が、ステップ＃８においてエンジン１の駆動が停止されると、ソレノイド１２への通電を開始する点で第１実施形態と異なっている。
したがって、ステップ＃１〜＃８の制御動作は第１実施形態と同じであるので、ステップ＃８以降の制御動作を説明する。

ステップ＃８においてエンジン１の駆動が停止されたことを検知すると、イグニッションがＯＮ操作されている状態で冷却液を循環させるか否かを判定し（ステップ＃２０，
＃２１）、冷却液を循環させると判定したときは、ソレノイド１２に通電されているときはその通電を停止した後、エンジン１の再始動動作の有無を判定する（ステップ＃２２，＃２４）。
尚、ステップ＃２１における冷却液を循環させるか否かの判定は、第２実施形態のステップ＃１２における冷却液を循環させるか否かの判定と同様に、冷却液の温度と、車室の暖房要求の有無とに基づいて実行される。

ステップ＃２１において冷却液を循環させないと判定したときは、ソレノイド１２に通電されていないときは通電を開始した後、エンジン１の再始動動作の有無を判定する（ステップ＃２３，＃２４）。

ステップ＃２４においてエンジン１の再始動動作有りを判定すると、エンジン１を始動させた後（ステップ＃２５）、ステップ＃７に戻る。
ステップ＃２０においてイグニッションのＯＦＦ操作有りが判定されると、ソレノイド１２への通電を停止するなどの終了処理を実行した後（ステップ＃１１）、制御動作が終了される。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
１．本発明によるエンジン冷却装置は、エンジンとラジエータとに亘って冷却液を循環させる循環路に、循環路を開閉可能な従来のサーモスタットバルブに代えて、ソレノイド弁が設けられているエンジン冷却装置に適用してもよい。
２．本発明によるエンジン冷却装置は、制御装置が、エンジンが停止されると、冷却液を循環させるか否かを判定せずに、ソレノイドへの通電を直ちに開始するように制御可能に設けられていてもよい。
３．本発明によるエンジン冷却装置は、ソレノイド弁が、弁座から離間する位置と当該弁座に当接する位置とに移動可能で、かつ、重力（自重）により弁座に当接するように保持された弁体を備えていてもよい。

本発明によるエンジン冷却装置は、各種内燃機関の冷却装置に利用可能である。

１エンジン
２ポンプ
４熱交換器（車室暖房用）
６ソレノイド弁
７制御装置
９弁座
１０弁体
１２ソレノイド
Ｒ２循環路

Claims

車両走行用のエンジンと、
前記エンジンにより駆動されるポンプと、
熱交換器と、
前記ポンプの駆動により前記エンジンと前記熱交換器とに亘って冷却液を循環させる循環路と、
前記循環路を開閉可能なソレノイド弁と、
前記エンジンの作動を制御する制御装置とを備え、
前記ソレノイド弁が、弁座から離間する位置と当該弁座に当接する位置とに移動可能で、かつ、前記弁座に当接するように保持された弁体と、前記弁体と前記弁座との当接を通電により維持可能なソレノイドとを備え、
前記弁体が、前記ソレノイドが非通電状態にあるときの前記ポンプの駆動時に、前記冷却液の流体圧により前記弁座から離間する位置に移動可能に設けられ、
前記制御装置が、前記エンジンが始動される前に、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられているエンジン冷却装置。
前記制御装置が、エンジン始動動作を検知すると、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている請求項１記載のエンジン冷却装置。
前記制御装置が、前記エンジンが停止されると、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている請求項１記載のエンジン冷却装置。
前記制御装置が、前記エンジンが始動される前に前記冷却液を循環させるか否かを判定し、前記冷却液を循環させないと判定したときに、前記ソレノイドへの通電を開始するように制御可能に設けられている請求項１〜３のいずれか１項記載のエンジン冷却装置。
前記熱交換器が、車室暖房用の熱交換器で構成されている請求項１〜４のいずれか１項記載のエンジン冷却装置。